วิธีเลือกวัสดุท่อความร้อนสูง? การเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติกลไก และความเหมาะสมระหว่าง ASTM A106 Gr.B และ API 5L Gr.B

ในอุตสาหกรรม เช่น เคมีปิโตรเลียม พลังงานไฟฟ้า เครื่องไอน้ำและภาชนะกดดัน การเลือกวัสดุท่อสำหรับอุณหภูมิสูงมีผลโดยตรงต่อความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานของเครื่องจักร ASTM A106 Gr.B และ API 5L Gr.B เป็นมาตรฐานหลอดเหล็กคาร์บอนไร้ตะเข็บที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสองมาตรฐาน แต่มีสถานการณ์การใช้งานและความแตกต่างของคุณสมบัติอย่างชัดเจน บทความนี้จะเปรียบเทียบและวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี คุณสมบัติกลศาสตร์ ช่วงอุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้ และการใช้งานหลัก เพื่อช่วยให้วิศวกรและผู้จัดซื้อตัดสินใจเลือกวัสดุได้อย่างเหมาะสมยิ่งขึ้น

1. ภาพรวมมาตรฐานและการใช้งานหลัก
มาตรฐาน ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B
ขอบเขตการใช้งาน ท่อส่งที่อุณหภูมิสูงและความดันสูง (หม้อไอน้ำ ระบบความร้อน อุตสาหกรรมปิโตรเคมี) การขนส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ (ท่อส่งระยะไกล ท่อรวม)
กระบวนการผลิต ท่อเหล็กไร้ตะเข็บ (Seamless) ท่อเหล็กไร้ตะเข็บ (Seamless) หรือท่อเหล็กเชื่อม (Welded)
การใช้งานทั่วไป ท่อไอน้ำ ท่อกระบวนการที่อุณหภูมิสูง การขนส่งน้ำมันและก๊าซ ขนส่งของไหลที่ความดันต่ำ
ความแตกต่างหลัก:

ASTM A106 Gr.B ออกแบบสำหรับสภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงและความดันสูง เหมาะสำหรับการขนส่งไอน้ำ น้ำร้อนเกิน และน้ำมันที่อุณหภูมิสูง

API 5L Gr.B เหมาะสำหรับการขนส่งน้ำมันและก๊าซ มุ่งเน้นไปที่สมรรถนะการเชื่อมและการทนทานต่อก๊าซในอุณหภูมิต่ำมากกว่าเสถียรภาพในอุณหภูมิสูงระยะยาว

2. การเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมี (%)

ธาตุ ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B การวิเคราะห์ผลกระทบ

C (คาร์บอน) ≤0.30 ≤0.28 A106 มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่านิดหน่อย ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงแต่ลดความสามารถในการเชื่อม

Mn (manganese) 0.29-1.06 0.90-1.20 API 5L มีปริมาณ Mn สูงกว่า ซึ่งช่วยเพิ่มความเหนียวต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ

P (phosphorus) ≤0.035 ≤0.025 API 5L มีปริมาณ P ต่ำกว่า ซึ่งลดความเสี่ยงของการเปราะในอุณหภูมิต่ำ

S (sulfur) ≤0.035 ≤0.015 API 5L มีปริมาณ S ต่ำกว่า ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพการเชื่อม

Si (silicon) ≥0.10 ≥0.10 เท่ากัน ช่วยเพิ่มความทนทานต่อความร้อน

ข้อสรุป:

API 5L Gr.B มีข้อจำกัดที่เข้มงวดกว่าเกี่ยวกับปริมาณ P และ S ซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมและสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

ASTM A106 Gr.B อนุญาตให้มี C และ Mn สูงกว่านิดหน่อยเพื่อเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง แต่ควรระวังการอุ่นล่วงหน้าขณะเชื่อม

3. การเปรียบเทียบสมบัติกล
สมรรถนะ ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B ความแตกต่าง
ความแข็งแรงในการดึง (MPa) ≥415 ≥414 เท่ากันโดยพื้นฐาน
ความแข็งแรงในการยืด (MPa) ≥240 ≥241 เท่ากันโดยพื้นฐาน
การยืดออก (%) ≥30 ≥30 เท่ากัน
การทดสอบแรงกระแทก ปกติไม่จำเป็น อาจจำเป็น (เช่น สภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ) API 5L ให้ความสำคัญกับความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำมากกว่า
การเปรียบเทียบสมรรถนะที่อุณหภูมิสูง:

ASTM A106 Gr.B รักษาความแข็งแรงได้ดีสำหรับการใช้งานระยะยาวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 425°C เหมาะสำหรับหม้อไอน้ำและท่อระบบความร้อน

API 5L Gr.B ไม่มีข้อกำหนดสมรรถนะที่อุณหภูมิสูงชัดเจน และการใช้งานที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานานอาจทำให้ความแข็งแรงลดลง

4. ช่วงอุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้
วัสดุ ช่วงอุณหภูมิที่แนะนำข้อจำกัด
ASTM A106 Gr.B -29°C ถึง 425°C ควรพิจารณาเหล็กLOY เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 425°C
API 5L Gr.B -20°C ถึง 200°C ความแข็งแรงลดลงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง
ประเด็นสำคัญ:
ASTM A106 Gr.B เป็นตัวเลือกแรกสำหรับท่อที่อุณหภูมิสูง เช่น ระบบไอน้ำและท่อสายน้ำมันร้อน
API 5L Gr.B เหมาะสำหรับการขนส่งน้ำมันและก๊าซในอุณหภูมิปกติหรือต่ำ และควรประเมินอย่างระมัดระวังในสภาพอุณหภูมิสูง

5. คำแนะนำในการเลือกวัสดุ
เมื่อเลือก ASTM A106 Gr.B
✅ สภาพอุณหภูมิสูง (>200°C เช่น หม้อไอน้ำ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน)
✅ ท่อส่งไอน้ำหรือน้ำมันร้อนภายใต้แรงดันสูง
✅ ต้องการเสถียรภาพในระยะยาวภายใต้อุณหภูมิสูง

เมื่อเลือก API 5L Gr.B
✅ ท่อส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ
✅ สภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ (ต้องทดสอบผลกระทบ)
✅ โครงการที่มีข้อกำหนดเชื่อมสูง

6. สรุป
ท่อสำหรับอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง (เช่น โรงไฟฟ้า โรงงานปิโตรเคมี) → ASTM A106 Gr.B (ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงดีกว่า)

ท่อสำหรับน้ำมันและก๊าซ (เช่น ท่อขนส่งระยะไกล ระบบรวบรวมและการขนส่ง) → API 5L Gr.B (ความสามารถในการเชื่อมและการทนต่ออุณหภูมิต่ำดีกว่า)

หากโครงการเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูง + ความต้องการเชื่อมในเวลาเดียวกัน จะต้องประเมินอย่างครอบคลุม และใช้การอุ่นล่วงหน้าหรือการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อมหากจำเป็น เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัย